GPS 如何削弱记忆力——以及我们能做些什么

一款新应用可帮助你导航,不是通过逐向转弯的指示,而是通过音频“信标”

A woman in a car, wearing a scarf and glasses, checks her GPS location.

使用手机导航已成为第二天性。无论你是去新的公园、在餐厅与朋友会面,还是去跑腿办事,你只需在手机上点击位置然后出发。在 GPS 出现之前,探索和在新地方寻路需要准备。我们必须思考、查阅纸质地图、计划并记住路线的部分内容。但在当今的技术世界中,没有必要思考。只需按照手机上的逐向转弯指示,你就会到达目的地。但你对整个地方的整体感觉会受到影响。曾经完全由人脑和感知系统执行的空间导航,现在已经让位于技术。

然而,在这样做的过程中,我们也放弃了自主权。这重要吗?

大脑中有专门负责这些复杂寻路任务的结构。特别是海马体,与支持空间记忆、空间导航和心理地图密切相关。


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人类学家甚至认为,导航需求可能是所有记忆的起点(正如尼古拉斯·卡尔的《玻璃笼子》一书中所讨论的那样)。例如,用于记住大量数字(例如圆周率的数字)的记忆技巧通常依赖于西塞罗所出名的“记忆宫殿”(或“位置法”),其中有多个楼层和相连的房间,人们可以在其中以心理方式存储数字。然后,可以通过想象的导航,重新访问这个记忆宫殿的房间,来回忆起一长串数字。

如果我们不用它,我们就会失去它

随着年龄的增长,我们的记忆力会下降。虽然没有健康的衰老的灵丹妙药,但神经科学家一致认为,成功衰老的关键要素之一是保持大脑活跃。研究表明,我们可以通过探索和空间导航来锻炼海马体的记忆力。与普通人群相比,伦敦出租车司机等专业导航员由于其对城市的密集空间地图绘制和多感官体验,拥有更大的海马体。

如果空间导航对于健康衰老和大脑活动如此重要,我们为什么要将这项关键技能让给手机呢?通过遵循一系列数字逐向转弯指示,GPS 导航应用将我们视为被动的乘客,而不是积极的探索者,从而剥夺了我们做出决定的自主权。反过来,这会抑制我们创建周围环境的适当心理地图的能力,并对海马体产生负面影响,而海马体对大脑健康至关重要。

虽然技术的进步显然有很多好处,但我们必须记住,技术会影响大脑。最终,我们的目标应该是以能够补充我们的大脑并增强我们与周围现实世界互动和参与的机会的方式来创造和设计技术。

实体地图,第一次革命

心理地图来自直接经验。当我们探索新环境时,大脑会不断绘制我们周围环境的地图。我们使用所有感官来了解和记住周围环境,而不仅仅是视觉。特别是,进化奖励了听觉导航:作为狩猎采集者,我们倾听环境并朝着声音移动,这使我们能够避开掠食者、追踪猎物并找到水源。我们的大脑最终可以通过积极探索来生成我们环境的详细地图,这是一项来之不易的进化技能,永远不会消失。

因此,即使在今天,沿着现代城市的滨水区漫步,我们可能会听到海鸥为争夺面包皮而发出的暴躁尖叫声,或者雾中驶近的船只发出的低沉的喉音。我们将这种独特的、空间定位的声音称为听觉信标

然而,随着文明的扩张和发展,仅通过感官体验和记忆来长距离导航变得更加困难。仅凭感官无法航行到另一个大陆。因此,地图是人类的一场革命。早在公元前 16,500 年,人们就在洞穴的墙壁上绘制绘画,显示星星或景观特征,从而制作了最初的地图。后来,这些被刻在木头或岩石上,以便在旅行时携带。但直到古希腊和中国早期王朝,才出现了第一批纸质地图。

实体地图是一场革命。它们可以在一张简单的纸上包含大量关于周围环境的信息,但成功使用它们需要将自己正确地放置在地图中并保持正确的航向。地图是以他为中心导航的一个例子,allo-的意思是“其他”:地图上的所有信息都根据它与环境中的其他特征和地标的关系来显示。

相比之下,一组指示是直接且易于遵循的。指示是以自我为中心导航的一个例子,ego-的意思是“自我”:所有信息都与人的当前位置和方向相关。然而,以自我为中心的导航和指示的灵活性要差得多,因为它们仅从单个位置工作,并且包含的关于更广泛环境的信息要少得多。

挑战在于,实体地图可能非常抽象,并且需要许多其他技术才能运行,例如确定自己在地图上的位置的能力。事实上,地图与寻路技术并行发展。寻路工具可以实现自我定位,从指南针到星星、纬度、经度和重新对齐的地标。这些工具使我们能够实现以他为中心导航所需的自我定位和航向。但成为一名成功的导航员所需的专业知识并非人人都能掌握。即使是商用飞机过去也有一名专业的导航员:一个专门负责在地图上确定飞机当前位置以及航向的下一个变化的人。在个人层面,我们大多数人都负担不起导航员,家庭会举行餐桌讨论来为他们的旅行准备路线。然后指定他们自己的家庭导航员。

GPS 导航

卫星支持的 GPS 的兴起对导航来说是一场革命,随着手机的兴起,任何人都可以拥有自己的个人导航员。我们可以自发地去任何地方,几乎不需要计划或其他人导航。GPS 导航应用通过易于遵循的逐向转弯指示来实现以自我为中心的导航:“在 100 米处右转,然后左转”,一直到达目的地。有了这些触手可及的便利,我们不再是积极的导航员;我们是 GPS 上的被动乘客。

然而,多项实验表明,与纸质地图等更传统的以他为中心的导航方式相比,这种简单的以自我为中心的导航也会降低空间意识和心理地图的构建。例如,请参阅 Eran Ben-Elia 最近的将纸质地图与谷歌地图进行比较的研究,其中应用程序用户在指向或地标识别等传统记忆地图任务中的表现明显不佳。

我们的问题是:我们能否找到一种方法来继续使用 GPS,同时减少当前 GPS 导航对记忆力的有害影响?

挑战在于创建足够简单以供大众使用,但也能实现以他为中心导航的替代形式的 GPS 导航,从而更有可能提高空间意识。

我们的研究发现,适当设计的音频信标提供了一种替代方案,可以促进更积极的以自我为中心的导航形式。我们可以将感兴趣的位置通过耳塞或耳机转换为独特的听觉信标(上述暴躁尖叫声和低沉喉音的数字版本),而不是引导用户在前往目的地的途中右转和左转。我们的听觉导航应用程序,被称为Soundscape,具有类似于教堂钟声或宣礼塔的效果,在远处可以听到鸣响或祈祷的召唤;我们未来的导航员可以通过朝着声音的方向前进。

但是,可以为任何选定的目的地创建音频信标,并且不会出现声音衰减,因此可以在需要的远处听到它们。目的地有一个音频信标后,两英里外的药房可以发出我们可以通过手机听到的声音。然后,你只需朝着它移动,但与逐向转弯指示不同,你可以通过积极和直接探索沿途的环境来建立空间意识。

在我们发表在Scientific ReportsNature 出版商的开放获取期刊)上的最新实验中,我们表明,通过音频信标进行的这种感官导航在心理地图的创建方面优于逐向转弯导航。

我们认为,这些结果至少部分来源于人们在导航中发挥了更积极的作用。他们在使用听觉信标时会进行更多的探索,并且可以与环境互动,这两者都支持以他为中心的导航和心理地图的构建。

我们邀请读者通过在他们的手机上尝试Soundscape应用程序来体验这种听觉信标。Soundscape 团队最初将该应用程序设计为一种实验工具,使视障人士能够获得比逐向转弯选项更安全、更强大和更易于访问的导航;迄今为止,它已在七个国家/地区进行了超过 500,000 次步行。

听觉信标导航是我们正在进入一个自动化对我们大脑健康的有害影响将成为技术发展前沿的时代的例证。技术不需要取代我们的进化功能,使我们远离环境,而是通过适当的设计可以补充我们大脑处理的感官输入。在这方面,基于听觉信标的 GPS 导航提供了一个引人注目的感官增强示例,它可以帮助人类更深入地与现实联系;也许我们可以由此更深入地参与人类、我们当地的环境以及生活本身,而不是进化成一种新的逐向转弯僵尸物种。

这是一篇观点和分析文章。

Mar Gonzalez-Franco, Ph.D., is a neuroscientist and computer scientist at Microsoft Research. Her work is at the intersection of human perception and computer science. In her research, she fosters new forms of interaction that will revolutionize how humans use technologies. Her interest lies in spatial computing and on the wild use of technology. Follow her on Twitter @twi_mar.

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Gregory Dane Clemenson, Ph.D., is a neuroscientist at the University California, Irvine, specializing in spatial navigation and memory. His research has evolved from studying the effects of Alzheimer in rats to exploring the impact of technology on the human brain, the latter a field in which he has taken a pioneering role.

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Amos Miller is the leader of Microsoft Soundscape, a project by the Microsoft Research Enable team. His interest is in technologies that augment human perception and sensory interaction with the environment which promote inclusive experiences for people with different abilities. He also happens to be blind and has been creating Soundscape to empower all people to be able to navigate through the world freely like never before.

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